[發明專利]蒙脫土的改性方法及納米復合微發泡材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110374230.0
• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102504618A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王小萍;賈德民;張祖華;沈威;黃小遜;陳云
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;寶天高科（廣東）有限公司
• 主分類號: C09C1/42
• 分類號: C09C1/42;C09C3/08;C08L27/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，特別涉及到蒙脫土的改性方法及納米復合微發泡材料的制備方法。

背景技術

納米復合材料(nanocomposites)指的是分散相尺度至少有一維小于100nm的復合材料。由于納米材料具有較大的比表面積，從而使納米復合材料的性能顯著優于相同組分常規復合材料的機械性能。聚合物納米復合材料可定義為：分散相的大小為納米級(1～100nm)的超微細分散體系與聚合物基體復合所得到的材料，稱為聚合物-納米復合材料，這類材料就是由聚合物和無機相進行復合而得到的。由于納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀隧道效應等的特點，與高分子材料復合可以明顯改善高分子材料的物理機械性能、熱穩定性、氣體阻隔性、阻燃性、導電性和光學性能等。

蒙脫土的主要成分是蒙脫石，屬于2∶1型層狀硅酸鹽，即每個單位晶胞由兩層硅氧四面體中間夾一個鋁氧八面體構成，兩者之間靠共用氧原子連接，整個片層約厚1nm，長寬各約100nm。八面體空隙中的Al³⁺常被低價的Mg²⁺、Na⁺置換；四面體空隙中的Si⁴⁺被Al³⁺置換，由于低價的陽離子代替了高價的陽離子，使結構層產生多余的負電荷。為了保持電中性，在結構層除水外，存在較大半徑的陽離子Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等。據統計，世界蒙脫土的總儲量為25億噸，其中鈣基蒙脫土約占70％-80％。這些陽離子是可交換的，使這些蒙脫土礦物質具有離子可交換性、吸水性、膨脹性、吸附性等一系列很有價值的特性。正是由于蒙脫土中陽離子的可交換性使得親水性的蒙脫土能夠改性成為有機蒙脫土；使得蒙脫土這種天然的納米級層狀硅酸鹽粘土能夠廣泛的應用于高分子領域。蒙脫土最常用的改性劑是季胺鹽類的物質，使用的蒙脫土原土則以鈉基蒙脫土為主，季胺鹽類物質的改性蒙脫土的效果在許多聚合物/蒙脫土納米復合材料中都得到了印證。

但由于聚氯乙烯的熱穩定性差，加工時易發生脫除HCl反應，生成不飽和共軛多烯，導致制品變色、變硬、燒焦。經實驗證明，季胺鹽改性的蒙脫土應用到聚氯乙烯中，季胺鹽會在加工溫度下發生分解，產生揮發性的氨及酸性低分子物質誘發聚氯乙烯進一步脫除HCl，進而導致了聚氯乙烯材料的變色降解，因此嚴重限制了蒙脫土在聚氯乙烯材料中的應用。

聚氯乙烯微發泡材料是以聚氯乙烯樹脂為基體，加入適量的穩定劑、發泡劑，利用擠出機一次性擠出、泡孔均勻的發泡材料。聚氯乙烯微發泡材料在外觀和性能上與天然木材極為相似，素有“合成木材”的美譽。且聚氯乙烯微發泡材料在現實應用中的多個方面起到了代替木材的作用。如一些仿木地板、護墻板、頂板、汽車、家具用板等方面都用到聚氯乙烯微發泡材料。聚氯乙烯微發泡材料之所以用途如此之大，在于它存在以下的一些優勢：

(1)聚氯乙烯微發泡材料的密度為普通聚氯乙烯板的1/2-1/4，單位體積耗料少，成本低。

(2)強度高、壽命長。由于微孔結構的穩定性保證了材料的力學性能，微發泡無殘余應力，尺寸穩定性好。沖擊性能相對聚氯乙烯材料而言有明顯的提高。

(3)聚氯乙烯微發泡材料相對于木材具有耐腐蝕、耐濕、阻燃、隔熱等獨特的性能。應用領域突破了木材的局限。

(4)聚氯乙烯發泡材料易加工，可以根據不同的用途加工成各種規格。易進行粘結和類似木材的鋸、刨、鉆、削等。

本發明利用了一種新型的蒙脫土的改性劑，成功的將蒙脫土進行有機化改性，并將有機蒙脫土用于增強增韌聚氯乙烯微發泡材料，制備得到的聚氯乙烯/蒙脫土納米復合微發泡材料能有效提高聚氯乙烯微發泡材料的綜合性能。因此，本發明具有很大的實用意義和價值。

發明內容

本發明的目的針對傳統的蒙脫土改性劑會促使聚氯乙烯(PVC)降解的缺點，提供一種蒙脫土的改性方法及納米復合微發泡材料的制備方法，使用本發明改性方法得到的納米復合微發泡材料不會促使聚氯乙烯降解。

本發明的目的還在于，針對聚氯乙烯微發泡材料綜合性能較低，將納米復合材料增韌增強技術應用到微發泡材料當中，制備出一種綜合性能優良的納米復合微發泡材料。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明目的在于提供了一種改性方法：

一種蒙脫土的改性方法，包括以下步驟：

(1)將蒙脫土與水混合制成懸浮液；

(2)將蒙脫土的懸浮液加熱至50～100℃，先后加入季膦鹽，攪拌2～5小時；